一起寄生電路導(dǎo)致船閘人字門頻繁不能啟閉的故障分析

艾志華AI Zhi-hua；張建平ZHANG Jian-ping

（江西省信江通航中心，鷹潭 335000）

1 船閘概況

船閘人字門由兩扇門葉組成，門葉底部支承在底樞上，頂部支承在頂樞上。門葉通過在頂部的啟閉機推拉桿的作用下，繞著通過頂、底樞中心的軸線轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)開、關(guān)門，運行安全，靈活可靠。人字閘門在擋水時，兩扇門葉斜接柱處的支、枕墊塊互相接觸，門軸柱處的支墊塊支承在埋設(shè)于閘首兩邊墩的枕墊塊上，兩扇門葉在平面上構(gòu)成一個三鉸拱，水壓力靠設(shè)在門軸柱上的支、枕墊塊傳遞給閘首兩邊的邊墩。人字門由門葉、頂樞、底樞、支枕墊塊、背拉桿、底止水等組成。如圖1、圖2 所示。

圖1 人字門結(jié)構(gòu)圖

圖2 船閘啟閉系統(tǒng)模型圖

信江八字嘴航電樞紐工程包含兩座1000t 級別通航船閘和兩座總裝機容量12.6MW 的電站。船閘由閘首、閘室及引航道組成。上下游主導(dǎo)航墻沿船閘軸線方向投影長度為162m，為y=x/6 的直線。上下游停泊段長240m，靠船墩分布岸側(cè)，共12 個靠船墩，間距20m，采用斜坡式護岸，邊坡為1:3。船閘直線段總長為1047m。上、下游引航道底寬為55m。其中虎山嘴船閘等級為III 級，設(shè)計船型為1 頂2×1000t 級駁船隊，船閘尺寸為180×23×4.5m，2021 年10月開始試通航運行。船閘位于信江下游河段，下距余干縣城約12 公里，上距界牌航電樞紐約50 公里，船閘上游河段是國電黃金埠電廠，電煤年均通貨量47.6 萬噸，年設(shè)計通航能力為1508 萬噸。

2 故障過程

2.1 故障簡述

2023 年4 月16 日早晨8 點，八字嘴船閘通航所運行人員在巡視過程中發(fā)現(xiàn)虎山嘴船閘下閘首臨岸側(cè)的人字門不能開啟，其它3 扇人字門均能正常動作。船閘維護人員8 點30 分到達現(xiàn)場，對電氣和液壓回路進行詳細檢查，發(fā)現(xiàn)人字門的電氣回路信號都動作正常，油泵也動作正常，但是液壓系統(tǒng)油壓一直建不起來。人字門在操作時出現(xiàn)了類似摩托車降速再加油門的聲音。其后再次操作，人字門動作又恢復(fù)正常，初步判斷為液壓回路的故障（溢流閥沒有正確動作，導(dǎo)致系統(tǒng)油壓被泄放）。4 月17 日該閘首的人字門又出現(xiàn)門不能啟閉的故障；4 月18 日人字門自行恢復(fù)正常啟閉，但該閘首的充水閥門不能啟閉，檢修人員對閥組進行拆卸檢查并清洗，后充水閥門恢復(fù)正常運行，但運行2 小時后又出現(xiàn)人字門不能啟閉現(xiàn)象。

2.2 故障處理過程

維護人員重點對電氣控制回路進行排查。按照電氣控制原理圖，人字門啟閉動作流程如圖3 所示（以手動開啟人字門為例）。

圖3 手動開啟人字門流程圖

首先啟動油泵，再開人字門。發(fā)現(xiàn)啟動油泵時DT1 正常得電，但在開人字門時DT1 不能正常熄滅。（電磁閥DT1 電氣控制原理圖如圖4 所示）

圖4 電磁閥DT1 電氣控制原理圖

維護人員用萬用表檢查繼電器3K1 的線圈、常開/常閉觸點均正常。之后測量開人字門時的電磁閥DT1 線圈兩端電壓，發(fā)現(xiàn)啟泵時電壓為24V，開充水閥門時電壓為12V，停人字門后電壓為24V，停泵電壓為0V。初步判斷為繼電器損壞，常閉點斷開不徹底，經(jīng)更換3K1 繼電器后，人字門動作正常。4 月20 日，又出現(xiàn)充水閥門不能啟閉現(xiàn)象，更換4K1 繼電器后恢復(fù)正常。4 月30 日，人字門又不能啟閉，技術(shù)人員檢查到電磁閥的線路有點破皮，懷疑是線路串電，對線路進行絕緣包扎之后，人字門又恢復(fù)運行。5 月1 日人字門又不能啟閉。

2 周之內(nèi)同一故障反復(fù)出現(xiàn)，說明故障的原因還沒有找到。最后維護人員決定對控制回路從頭到尾逐一細致排查，最終發(fā)現(xiàn)控制回路0V 線路上有一個已取消作用的時間繼電器線圈接線柱斷線。（圖5）

圖5 故障點示意圖

2.3 故障處理結(jié)果

技術(shù)員將該時間繼電器取下，將直流回路的0V 接通，修復(fù)控制回路，至此人字門和充水閥門的啟閉系統(tǒng)恢復(fù)正常運行，沒有再出現(xiàn)類似故障。

3 故障危害及原因分析

3.1 事故危害

船閘電氣系統(tǒng)的電路分別由一次拖動回路和二次控制回路組成。其故障的發(fā)生也存在區(qū)別。一次拖動回路線路簡單明了，其故障較為明顯，容易判別；二次控制回路線路較為復(fù)雜，引發(fā)的閘閥門運行故障五花八門，發(fā)生故障不易判別，最常見的故障是閘閥門運行明顯緩慢，船閘人字門頻繁不能正常的啟閉，使船舶不能正常過閘，導(dǎo)致航道通暢受阻，造成社會影響，不利于流域內(nèi)相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展。

3.2 原因分析

3.2.1 人的不當(dāng)行為

該時間繼電器KT3 因上次故障人為取消，技術(shù)人員僅斷開了0V 接線（時間繼電器未拆），未及時拆除繼電器并修復(fù)電路，導(dǎo)致3K1 繼電器存在寄生電路，使并列繼電器電壓不穩(wěn)定，觸點動作不可靠，是引發(fā)船閘人字門和充水閥門頻繁不能啟閉的根本原因。如圖5，取消的時間繼電器為KT3，KT3 線圈的0V 接線柱斷線，導(dǎo)致向后并聯(lián)的3K1、3K1'、4K1、4K1'的線圈0V 接觸不良，線圈直流電壓差不穩(wěn)定，造成圖1 中3K1、3K1'、4K1、4K1'的觸點動作不穩(wěn)定或不到位，電磁液壓閥DT1 的電磁線圈電壓不穩(wěn)定，使閥芯動作不穩(wěn)定或不可靠，繼而導(dǎo)致船閘人字門和充水閥門頻繁出現(xiàn)時而能啟閉、時而不能啟閉故障。

3.2.2 電氣故障考慮不周全

電氣回路設(shè)計時考慮不周全，斷線之后沒有出現(xiàn)任何電氣故障和報警信息。

4 改進措施

①在電氣控制回路增加監(jiān)測報警裝置，當(dāng)回路電壓嚴重低于24V 時進行指示燈報警。

②要求船閘維護人員加強對現(xiàn)場設(shè)備的詳細檢查，對電氣端子進行周期性緊固，同時加強專業(yè)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)。

③按故障消除按鈕，若故障產(chǎn)生于非保持外力或誤信號，短時間內(nèi)報警會消除，然后由集控室轉(zhuǎn)“單步”或“現(xiàn)地”操作人字門，完成本次程序后再轉(zhuǎn)回“集中”方式。若過載信號保持，則應(yīng)用“緊急開／關(guān)門”操作人字門反向動作，消除故障信號，再重復(fù)原操作。若反復(fù)幾次在同一位置出現(xiàn)過載信號，說明門庫有異物卡阻需要清除。

5 應(yīng)急處置

①發(fā)生人字門體不能動作的故障時，首先查看油泵和相應(yīng)的液壓閥是否正確動作。

②若油泵和相應(yīng)的液壓閥都正確動作，再看油管上的手動球閥是否打開。

③檢查電磁液壓閥的電源是否穩(wěn)定DC24V。

④若上述檢查項均正常，則檢查油質(zhì)油品，以及對液壓閥路是否堵塞進行進一步檢查清洗等。

6 結(jié)語

人字門船閘常受外部因素影響而發(fā)生故障。對于因水下障礙和啟閉機械等直觀原因引起的故障，船閘養(yǎng)護人員可以第一時間排查和處理；對于供配電系統(tǒng)或者控制系統(tǒng)故障引起的閘閥門停擺，也常能按技術(shù)規(guī)程快速給予辨識和解決；而對于像繼電器這類細小設(shè)備常會疏于保養(yǎng)，故障發(fā)生時也常常難以第一時間從此類小的設(shè)備零件上進行排查。這就要求養(yǎng)護人員認真落實船閘日巡查制度，改變設(shè)備巡查中能聽不看，能看不動手的惰性思維，要善于從細小處發(fā)現(xiàn)問題，用萬用表等檢測設(shè)備進行檢測，不能依靠主觀進行判斷，從而準確辨別細微差別，防患于未然，確保船閘安全暢通。

船閘管理的最終目的是為船民提供安全通暢優(yōu)質(zhì)服務(wù)。在運行管理過程中，一方面要制定相應(yīng)的管理制度，填寫設(shè)備異動單；另一方面強化人員的培訓(xùn)和應(yīng)急預(yù)案演練。最終使船閘運維人員在日后類似事故處理中均能得心應(yīng)手，確保船閘安全通暢運行。